TMM6 RF PCB: 2mm 厚の板が薄い板よりも難しい理由

RFボードのほとんどはより薄いプロファイルを追求しています.より薄いことは,より低いモジュール高さ,より小さな寄生効果,より緊密な統合を意味します.

しかし,いくつかのデザインは反対の方向に進みます.彼らは2層のスタックアップに2mmの完成厚さを要求します. これは設計の間違いではありません.それは意図的な選択です.塗装された透孔の信頼性高さよりも熱安定性が重要になるので 薄い板が問題ではなく 解決策になります

このカテゴリーに該当するTMM6ボードを最近作りました. 45.5mm × 90mm, 2層, 2mm の完成厚さ, 53 つのコンポーネント, 38 つのバイアス, 2 つのネット. この記事は単にボードがどのように作られているかについてではありません.これはしばしば見過ごされる問題です:なぜ厚いボードが 細いボードよりも 信頼性が高くなるのか? 厚さはどんなトレードオフをもたらすのか?

理事会 の 一見

ベース材料:ロジャースTMM6. 2層硬いPCB. 寸法:45.5mm × 90mm, ±0.15mmの許容度. 最小の痕跡とスペース:5/8ミリ. 最小の穴サイズ:0.35mm. 盲目バイアスなし.

完成厚さ: 2mm 外部銅: 1oz (35μm) 塗装経由: 20μm 表面仕上げ: HASL

上部も下部も 溶接マスクも下部も

発送前に100%電気テスト IPCクラス2 ゲルバー RS-274-X

スタックアップは35μm銅 / 1.905mm (75mil) TMM6コア / 35μm銅である.

2mm の厚さ,両側に溶接マスクとシークリーンがないこと,RF素材のHASL仕上げなど,いくつかの詳細が注目されています.

なぜ 2mm で 薄く なかっ た の か

標準FR-4ボードは通常1.6mmである.このボードは標準よりも2mm~25%厚い.RF設計では,厚さを加えるといくつかのことが変わります.

機械的な硬さ2mmのボードは,組み立て,取り扱い,長期使用中に折りたたみ抵抗する.大きなボード (これは90mmの長さ) では,薄い材料は,リフロー中に曲げることができます.部品の移動や溶接器の関節の裂け目を引き起こす厚い板の方が安定します

透孔の信頼性があるTMM6のコアポジショニングポイントの1つは,高層塗装透孔信頼性である.板が厚くなるほど,側面比率が高くなるほど,均質な塗装を達成することは困難である.厚い板が適切に塗装されたらこのボードには38の透孔バイアスがあり,20μmに塗装されています.

熱安定性厚いコアは熱質量が高く,電源増幅器の熱伝導性が0.72W/mKで,2mmの厚さと組み合わせると薄い板よりも熱を散らす方が良い.

費用について厚い板は掘り割るのが難しく,材料は高価で重くなっています.デザインにこれらの特性が必要でない場合は,2mmは廃棄物です.

TMM6: 処理頭痛なしで高いDk

TMM6は,TMM10とTMM10iと共に,ロジャースTMMファミリーの一部である.その介電常数は6である.0FR-4 (~4.3) とTMM10 (9.2) の間に位置する.

Dk 6.0の意味高Dkは回路の寸法を縮小する.フィルター,カップラー,マッチングネットワークでは,同じ電気性能がより短い物理的長さで達成できる.空間制限のRF設計では,真の価値です.

Df 0.0023 はどういう意味ですか?10GHzでは,FR-4よりも低く,純粋なPTFEよりも高い.パワーアンプ,コンビナー,フィルターでは,この損失レベルは受け入れられる.

Dk の熱係数: −11 ppm/°Kこれは異常な安定性があります 温度変化とともに 介電常数はほとんど動かないので フィルターセンターの周波数とインピーダンスの値が一貫しています衛星通信と広範囲の温度変動を伴う屋外 RF 機器この安定性は 真の利点です

CTEは銅とマッチした (18/18/26 ppm/K).耐電体と銅層は ほぼ同じ速さで膨張する熱循環による塗装の裂け目や脱層のリスクを軽減する.

処理可能性TMM6のもう1つのセールポイントは,PTFE材料が要求する特殊な処理を必要としないこと.ナトリウムナフタラート処理,異常な掘削パラメータがないこと,そしてすべての一般的なPCBプロセスが機能していることです.製造者向け処理コストが下がります 処理コストが下がります

なぜ 溶接 面膜 や シルク スクリーン や HASL が ない の でしょ う か

このボードには溶接マスクも 片側にもシルクスクリーンもなく HASLを表面仕上げとして使っています

溶接マスクなし溶接マスクは電圧抵抗を変化させ,特に高周波で調節に影響を与える介電性特性を備えています.恒常的なRF性能のために直接銅を暴露しますシルクスクリーンは同じ論理に従わない.マークは電気的な目的には使われず,RFボードでは時々調節や検査を妨げる可能性があります.

HASLの選択高周波材料では,ENIGや浸水金の方が一般的です.より平坦で,細音の部品に適しているからです.しかし,このボードはHASLの熱気溶接平準化を使用します.HASLはコストが低く,溶接性が良い.このボードには15の上側のSMTパッドと21の透孔パッドがあり,HASLは標準組み立てをサポートします.設計がENIGの平らさや金のワイヤー結合能力を必要としない場合,HASLは合理的な選択です.

明らかに述べるべきトレードオフがありますHASLの表面平らさは,ENIGほど良くない.微細なSMT部品では,HASLは溶接欠陥を導入することができる.このボードの最小痕跡は5/8ミリです.しかし,パッド間隔は,ENIGを必要とする十分な精度ではありませんHASL がうまく機能します.将来の設計で,より細かい距離が必要であれば,表面仕上げを再考する必要があります.

38 バイアス 2 ネットワーク: このボードが何をしているのか

53の部品 36のパッド 38のバイアス 2つのネット

高経由数と低経由数は,私たちが以前見たパターンです.それは通常,フェンシング,地面平面縫合,または遮断送電線を通じて地面構造を意味します.この経路は信号を送らない接地とシールドを備えています

21の透孔パッドと15の上側のSMTパッドは混合組成を示しています.下側のSMTパッドはなく,下側の地面平面またはマウント表面として機能しています.

TMM6 が 必要 と なる 時

高いDkと小型化が 厳しい条件であるときDk 6.0はフィルター,カップラー,マッチングネットワークの物理的なサイズを縮小します.スペースが制限されている場合,これは実際の価値です.

切断孔の信頼性は 極めて重要です銅にマッチしたCTEと熱性樹脂の機械的安定性により,TMM6は高い信頼性のあるアプリケーションで優位性があります.厚いボードと高アスペクト比のバイアスの組み合わせは,塗装品質からより多くの要求TMM6の物質特性も 役に立ちます

温度安定が重要なときDk の熱係数は −11 ppm/°K で,幅広い温度範囲で一貫した性能を意味します.衛星通信,屋外機器,自動車レーダーが利点です.

処理能力が損なわれない場合TMM6はPTFEの特殊なプロセスを必要としないため,リードタイムが短く,コストはより制御可能である.これは本当の利点です.

TMM6 を 服用 し ない 場合

頻度が低く 流出基準が厳格でない場合低周波では FR-4 が十分であるかもしれない.TMM6の高Dkと低損失は過剰である.

2mmの厚さが必要でない場合は2mmのボードは加工困難とコストをもたらします.モジュールの高度が許容する場合は,標準厚さのボードは処理しやすく安価です.

最低限の損失が必要ならTMM6のDfは,FR-4より0.0023%低く,純粋なPTFEよりも高い.損失が主な制約である場合,PTFEベースの材料がより適している可能性があります.

費用が第一の制約である場合TMM6はセラミックで満たされた耐熱材料で,FR-4より高い価格です. 性能要求が低く,コストに敏感なアプリケーションでは,使用しない性能に代償を払う理由はありません.

結論

TMM6は汎用的なRF材料ではありません. ターゲット化されたソリューションです. 高Dk小型化,塗装透孔信頼性,温度の安定性も同時に重要になります.

2mmの厚さはそれ自体のために 厚くないです.それは機械的硬さ,熱安定性,信頼性を通じて機能します.あなたのデザインは,それらの必要がない場合,FR-4 の薄い板が より賢明な選択かもしれません.

高Dk,低負荷,およびプラテッド透孔信頼性をバランスする必要がある場合は,私たちはあなたの要件をレビューします.材料の選択は,あなたの頻度から開始されるべきです音が良いのはどの材料からか

次のRFPCBプロジェクトについて お話しします